在世界范围内,每年约有50万人死于溺水。溺水的原因是多方面的,虽然大多数发生在淡水中,但是海水淹溺较淡水淹溺造成的肺损伤更为严重,主要表现为严重的肺水肿、低氧血症及炎症渗出。众所周知,海水是高渗液体,氯化钠含量为3%-3.5%,是生理盐水的3倍左右,溺水者吸入海水后,可引发急性肺损伤(acute lung injury, ALI)甚至病情更加危重引起海水型呼吸窘迫综合征(seawater respiratory distress syndrome, SW-RDS)。肺水肿是早期海水淹溺性肺损伤的主要病理基础,对肺内液体的转运具有十分重要的意义。水通道蛋白(aquaporins, AQPs)是可调节水分子跨膜转运的一类通道同源蛋白质家族的总称,其功能主要是介导水分子跨细胞膜转运,它们不但参与生理状态下液体的转运,可能还与病理状态下液体的转运失衡有关。研究表明,雌激素在肺的生理学及病理生理方面有重要作用,雌激素能够减轻多种因素导致的肺损伤,但有关其对海水淹溺型肺水肿(pulmonary edema of sea water drowning, PE-SWD)的保护作用及其机制的研究还比较少。本课题拟通过动物实验与细胞实验观察17β-雌二醇(17p-estradiol, E2)对海水淹溺型肺水肿的保护作用及其对AQPs的影响,并通过细胞实验进一步探讨雌激素发挥治疗作用的可能机制,为临床治疗PE-SWD提供实验依据。实验目的建立大鼠海水淹溺型肺水肿模型探讨E2治疗在PE-SWD中的作用及其对AQP1、AQP5的影响,并通过A549细胞实验研究细胞外信号调节激酶(extracellular-signal regulated protein kinase, ERK)信号通路在E2调节AQP中的机制。方法1.动物实验：将大鼠随机分为正常组(NG),雌激素(E2)对照组,海水淹溺(SW)组,雌激素治疗(SW+E2)组。1.1 ALI指标的检测：手术后各时点处死大鼠,分别通过血气分析(海水灌注后30min、1h、2h、4h、8h);海水淹溺动物模型建立4小时后,检测肺毛细血管通透性(pulmonary microvascular permeability,PMVP)、肺湿/干重比(W/D)肺水肿指数及肺组织病理形态学改变；对致伤大鼠的肺组织损伤程度进行评价,符合肺损伤可纳入实验研究。1.2运用Western blot、免疫组化及RT-PCR方法,检测海水淹溺4h时大鼠肺组织AQP1、AQP5蛋白及mRNA的表达。2.细胞实验：将A549细胞随机分为正常组(NG)、雌激素组(E2)、海水组(SW)、雌激素治疗组(SW+E2)、ERK抑制剂组(海水+E2+U0126),通过Western blot检测海水浸泡4h时A549细胞AQP1、AQP5及ERK蛋白表达,以进一步研究其上行调节通路。结果1动物实验结果1.1海水灌注后,SW组、SW+E2组的PaO2及pH值均显著下降,并随着时间增加而逐渐回升,但仍维持在低于正常水平；SW+E2组PaO2、pH值较海水组有所改善,海水灌注2h雌激素治疗组的PaO2、pH值均显著高于海水组,4h时两组相差最明显,因此下一步实验检测均选择海水灌注后4h作为观察时相。1.2海水灌注可引起大鼠肺组织的W/D值、PMVP显著增加；而与SW组相比,SW+E2组W/D值、PMVP显著减少。1.3病理组织学改变：海水灌注后,SW组可见肺组织水肿,点、片状出血,肺泡腔有大量渗出及中性粒细胞浸润,局部存在肺不张、肺萎陷；SW+E2组肺组织损伤减轻,出血、渗出减少,肺泡间隔较SW组清楚1.4海水组AQP1、AQP5蛋白及mRNA表达均较正常组明显上升,而SW+E2组的AQP1、AQP5蛋白表达值均较SW组明显下降,表明E2可抑制海水淹溺引起的AQP1、AQP5蛋白及mRNA的表达增加。2.细胞实验结果2.1海水浸泡组p-ERK表达较正常组明显下降,而SW+E2组的p-ERK表达值较SW组明显上升,表明在海水浸泡后,E2可上调ERK蛋白的表达；加入ERK抑制剂U0126后,p-ERK表达下降。2.2细胞实验中AQP1、AQP5蛋白变化的结果与动物实验一致。海水组AQP1、AQP5表达均明显上升；而SW+E2组的AQP1、AQP5表达较SW组明显下降；而加入U0126后,阻断ERK通路,AQP1、AQP5表达较SW+E2组有所上调,表明在海水浸泡A549细胞中,抑制ERK的表达可部分阻断E2对AQP1、AQP5表达的抑制作用。结论1在PE-SWD中,17β-雌二醇可以有效改善缺氧、代谢性酸中毒,减轻肺水肿及肺损伤,对PE-SWD肺组织有明显的保护作用。2在PE-SWD中,17β-雌二醇可抑制海水吸入引起的AQP1、AQP5蛋白及1nRNA表达上调,从而减缓肺水肿液的生成,改善肺水肿。3在经过海水浸泡处理的肺上皮A549细胞上,17β-雌二醇通过激活ERK通路抑制AQP1、AQP5的表达。